Физики нашли простой способ исследовать кристаллы времени
Впервые предсказанные в 2012 году, кристаллы дискретного времени (discrete time crystals/DTC) открыли новую область исследований и были изучены как в теории, так и в ряде экспериментов. Кроме стандартных систем физики исследовали и так называемые «предтермические» кристаллы времени — это относительно простые в реализации системы, которые нагреваются не так быстро, как можно было бы ожидать, основываясь на их структуре. Вместо этого поведение таких систем зависит от времени: чем чаще их структура нарушается извне (например, при нагревании), тем дольше они сохраняют стабильность.
DTC— это очень сложные физические системы, и нам еще многое предстоит узнать об их необычных свойствах. Подобно тому, как стандартный кристалл нарушает трансляционную симметрию, потому что его структура не везде одинакова в пространстве, DTC нарушают временную трансляционную симметрию, потому что при периодическом «встряхивании» через определенные интервалы времени структура такой системы меняется. До сих пор физики знали о таких кристаллах достаточно мало из-за сложности квантовых методик, используемых для их описания.
Авторы новой работы обнаружили, что для предтермических DTC они могут избежать использования чрезмерно сложных квантовых подходов и вместо этого применять гораздо более доступные классические. Таким образом, исследователи могут моделировать эти явления гораздо лучше и быстрее. Например, теперь физики могут моделировать гораздо больше элементарных составляющих, получая доступ к сценариям, наиболее подходящим для экспериментов, например, в двух и трех измерениях.
Используя компьютерное моделирование, авторы изучили множество изменений в системе, которые происходят под действием периодического магнитного поля. Это поле было своего рода нарушителем порядка в системе, который «встряхивал» кристалл и обеспечивал нарушение его симметрии во времени. Для этого ученые использовали классическую гамильтонову динамику. Полученная динамика четко и ясно продемонстрировала свойства предтермических кристаллов времени: в течение длительного времени намагниченность системы колеблется с большим периодом, чем имеет изначальное магнитное поле. Работа поможет исследовать эти загадочные физические системы более подробно и просто.
Статья ученых будет опубликована в журнале Physical Review Letters.
Ученые показали, что исследовать такие сложные системы, как кристаллы времени, можно без сложных квантовых методов — достаточно классических моделей